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主要的信號(hào)完整性問(wèn)題包括:延遲、反射、同步切換噪聲、振蕩、地彈、串?dāng)_等。信號(hào)完整性是指信號(hào)在電路中能以正確的時(shí)序和電壓做出響應(yīng)的能力,是信號(hào)未受到損傷的一種狀態(tài),它表示信號(hào)在信號(hào)線上的質(zhì)量。延遲(Delay)延遲是指信號(hào)在PCB板的導(dǎo)線上以有限的速度傳輸,信號(hào)從發(fā)送端發(fā)出到達(dá)接收端,其間存在一個(gè)傳輸延遲。信號(hào)的延遲會(huì)對(duì)系統(tǒng)的時(shí)序產(chǎn)生影響,傳輸延遲主要取決于導(dǎo)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)線周圍介質(zhì)的介電常數(shù)。在高速數(shù)字系統(tǒng)中,信號(hào)傳輸線長(zhǎng)度是影響時(shí)鐘脈沖相位差的較直接因素,時(shí)鐘脈沖相位差是指同時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào),河南安防PCB設(shè)計(jì)制板,到達(dá)接收端的時(shí)間不同步。時(shí)鐘脈沖相位差降低了信號(hào)沿到達(dá)的可預(yù)測(cè)性,如果時(shí)鐘脈沖相位差太大,河南安防PCB設(shè)計(jì)制板,會(huì)在接收端產(chǎn)生錯(cuò)誤的信號(hào),如圖1所示,傳輸線時(shí)延已經(jīng)成為時(shí)鐘脈沖周期中的重要部分。反射(Reflection)反射就是子傳輸線上的回波。當(dāng)信號(hào)延遲時(shí)間(Delay)遠(yuǎn)大于信號(hào)跳變時(shí)間(TransitionTime)時(shí),信號(hào)線必須當(dāng)作傳輸線。當(dāng)傳輸線的特性阻抗與負(fù)載阻抗不匹配時(shí),信號(hào)功率(電壓或電流)的一部分傳輸?shù)骄€上并到達(dá)負(fù)載處,但是有一部分被反射了。若負(fù)載阻抗小于原阻抗,反射為負(fù);反之,河南安防PCB設(shè)計(jì)制板,反射為正。
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而是板級(jí)設(shè)計(jì)中多種因素共同引起的,主要的信號(hào)完整性問(wèn)題包括反射、振鈴、地彈、串?dāng)_等,下面主要介紹串?dāng)_和反射的解決方法。串?dāng)_分析:串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播時(shí),因電磁耦合對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生不期望的電壓噪聲干擾。過(guò)大的串?dāng)_可能引起電路的誤觸發(fā),導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。由于串?dāng)_大小與線間距成反比,與線平行長(zhǎng)度成正比。串?dāng)_隨電路負(fù)載的變化而變化,對(duì)于相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和布線情況,負(fù)載越大,串?dāng)_越大。串?dāng)_與信號(hào)頻率成正比,在數(shù)字電路中,信號(hào)的邊沿變化對(duì)串?dāng)_的影響比較大,邊沿變化越快,串?dāng)_越大。針對(duì)以上這些串?dāng)_的特性,可以歸納為以下幾種減小串?dāng)_的方法:(1)在可能的情況下降低信號(hào)沿的變換速率。通過(guò)在器件選型的時(shí)候,在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)應(yīng)盡量選擇慢速的器件,并且避免不同種類的信號(hào)混合使用,因?yàn)榭焖僮儞Q的信號(hào)對(duì)慢變換的信號(hào)有潛在的串?dāng)_危險(xiǎn)。(2)容性耦合和感性耦合產(chǎn)生的串?dāng)_隨受干擾線路負(fù)載阻抗的增大而增大,所以減小負(fù)載可以減小耦合干擾的影響。(3)在布線條件許可的情況下,盡量減小相鄰傳輸線間的平行長(zhǎng)度或者增大可能發(fā)生容性耦合導(dǎo)線之間的距離,如采用3W原則。河南安防PCB設(shè)計(jì)制板專業(yè)pcb設(shè)計(jì)版圖,加工生產(chǎn)各種線路板, 電路板抄板質(zhì)量這么好,你確定不來(lái)看看?
高頻電路通常處理速度較高,布線密度大,選用實(shí)木多層板既是布線所務(wù)必,也是降低干擾的合理方式。在PCBLayout環(huán)節(jié),有效的挑選一定疊加層數(shù)的印制電路板規(guī)格,能靈活運(yùn)用內(nèi)層來(lái)設(shè)定屏蔽掉,能夠更好地完成就近原則接地裝置,并合理地減少內(nèi)寄生電感器和減少信號(hào)的傳送長(zhǎng)短,另外還能大幅地減少信號(hào)的交叉式影響等,全部這種方式都對(duì)高頻電路的可信性有益。相同原材料時(shí),四層板要比雙面板的噪音低20dB??墒?,另外也存有一個(gè)難題,PCB半疊加層數(shù)越高,生產(chǎn)制造加工工藝越繁雜,產(chǎn)品成本也就越高,這就規(guī)定在開(kāi)展PCBLayout時(shí),除開(kāi)挑選適合的疊加層數(shù)的PCB板,還必須開(kāi)展有效的電子器件合理布局整體規(guī)劃,并選用恰當(dāng)?shù)牟季€標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案。1、高頻電路元器件引腳間的導(dǎo)線固層更替越低就越好說(shuō)白了“導(dǎo)線的固層更替越低就越好”就是指元器件聯(lián)接全過(guò)程中常用的焊盤(pán)(Via)越低就越好。一個(gè)焊盤(pán)可產(chǎn)生約,降低過(guò)孔眼能顯著提高速度和降低數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤的概率。2、高頻電路元器件引腳間的導(dǎo)線越少越好信號(hào)的輻照度是和信號(hào)線的走線長(zhǎng)短正相關(guān)的,高頻率的信號(hào)導(dǎo)線越長(zhǎng),它就越非常容易藕合到挨近它的電子器件上來(lái)。
布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過(guò)連接器的傳輸及電源平面不連續(xù)等因素的變化均會(huì)導(dǎo)致此類反射。同步切換噪聲(SSN)當(dāng)PCB板上的眾多數(shù)字信號(hào)同步進(jìn)行切換時(shí)(如CPU的數(shù)據(jù)總線、地址總線等),由于電源線和地線上存在阻抗,會(huì)產(chǎn)生同步切換噪聲,在地線上還會(huì)出現(xiàn)地平面反彈噪聲(地彈)。SSN和地彈的強(qiáng)度也取決于集成電路的I/O特性、PCB板電源層和平面層的阻抗以及高速器件在PCB板上的布局和布線方式。串?dāng)_(Crosstalk)串?dāng)_是兩條信號(hào)線之間的耦合,信號(hào)線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流,而感性耦合引發(fā)耦合電壓。串?dāng)_噪聲源于信號(hào)線之間、信號(hào)系統(tǒng)和電源分布系統(tǒng)之間、過(guò)孔之間的電磁耦合。串繞有可能引起假時(shí)鐘,間歇性數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等,對(duì)鄰近信號(hào)的傳輸質(zhì)量造成影響。實(shí)際上,我們并不需要完全消除串繞,只要將其控制在系統(tǒng)所能承受的范圍之內(nèi)就達(dá)到目的。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性、基線端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。過(guò)沖(Overshoot)和下沖(Undershoot)過(guò)沖就是前列個(gè)峰值或谷值超過(guò)設(shè)定電壓,對(duì)于上升沿,是指比較高電壓,對(duì)于下降沿是指比較低電壓。下沖是指下一個(gè)谷值或峰值超過(guò)設(shè)定電壓。
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PCB設(shè)計(jì)的原件封裝:(1)焊盤(pán)間距。如果是新的器件,要自己畫(huà)元件封裝,保證間距合適。焊盤(pán)間距直接影響到元件的焊接。
(2)過(guò)孔大?。ㄈ绻校?duì)于插件式器件,過(guò)孔大小應(yīng)該保留足夠的余量,一般保留不小于0.2mm比較合適。
(3)輪廓絲印。器件的輪廓絲印比較好比實(shí)際大小要大一點(diǎn),保證器件可以順利安裝。
PCB設(shè)計(jì)的布局(1)IC不宜靠近板邊。
(2)同一模塊電路的器件應(yīng)靠近擺放。比如去耦電容應(yīng)該靠近IC的電源腳,組成同一個(gè)功能電路的器件應(yīng)優(yōu)先擺放在同一個(gè)區(qū)域,層次分明,保證功能的實(shí)現(xiàn)。
(3)根據(jù)實(shí)際安裝來(lái)安排插座位置。插座都是通過(guò)引線連接到其他模塊的,根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu),為了安裝方便,一般采用就近原則安排插座位置,而且一般靠近板邊。
(4)注意插座方向。插座都是有方向的,方向反了,線材就要重新定做。對(duì)于平插的插座,插口方向應(yīng)朝向板外。
(5)Keep Out區(qū)域不能有器件。
(6)干擾源要遠(yuǎn)離敏感電路。高速信號(hào)、高速時(shí)鐘或者大電流開(kāi)關(guān)信號(hào)都屬于干擾源,應(yīng)遠(yuǎn)離敏感電路(如復(fù)位電路、模擬電路)。可以用鋪地來(lái)隔開(kāi)它們。
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電磁感應(yīng)自然環(huán)境的干擾和系統(tǒng)軟件內(nèi)部的互相竄擾,比較嚴(yán)重地威協(xié)著電子計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件工作中的可靠性、可信性和安全系數(shù)。在家中、商業(yè)服務(wù)、加工廠和代步工具中微控制器應(yīng)用的水平在持續(xù)增加。未來(lái),在多種多樣電子器件設(shè)備屋子里會(huì)出現(xiàn)大量的發(fā)送和比較敏感設(shè)備,相對(duì)的難題也就接踵而來(lái)。如今,伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的出現(xiàn)。在基本上全部的電子器件設(shè)備上都很有可能出現(xiàn)這類新的發(fā)射裝置。手機(jī)藍(lán)牙是一種應(yīng)用ISM(工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和藥業(yè)設(shè)備)頻率段,在范疇大概為30m內(nèi)的電子器件設(shè)備間全自動(dòng)開(kāi)展通訊的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)跳頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。全球范疇內(nèi)超出1200家企業(yè)早已接納了手機(jī)藍(lán)牙的操作規(guī)范。到04年,將有4億臺(tái)設(shè)備應(yīng)用手機(jī)藍(lán)牙。顯而易見(jiàn),當(dāng)曝露在出射網(wǎng)絡(luò)信號(hào)下時(shí),選用無(wú)線通信技術(shù)的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠一切正常工作中。但我們不可以明確的是,鄰近的別的非手機(jī)藍(lán)牙設(shè)計(jì)方案的設(shè)備可否不會(huì)受到干擾地工作中。信息科技設(shè)備的電磁感應(yīng)泄露威協(xié)著網(wǎng)絡(luò)信息安全。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,信息內(nèi)容泄露被覺(jué)得是對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息安全的較大威協(xié)。可是,電子計(jì)算機(jī)的電腦鍵盤(pán)、顯示器等都是會(huì)使信息內(nèi)容根據(jù)輻射源泄露出來(lái)。這就是說(shuō)白了的TEMPEST狀況。河南安防PCB設(shè)計(jì)制板
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